Más sobre la banquisa ártica antes de los satélites: los problemas de Chapman&Walsh

En octubre del año pasado dediqué una serie de entradas a la cuestión de la extensión de la banquisa ártica durante el siglo XX, antes del inicio de la “era de los satélites” en 1979:

Estimando la extensión de la banquisa ártica entre 1880 y 2011
Más sobre la extensión de la banquisa ártica durante la primera mitad del siglo XX
Extensión de la banquisa ártica en septiembre de 1964 según el satélite Nimbus 1
¿Y qué dicen los satélites ESMR? (1972-1978)

Comentaba entonces como la serie de datos de extensión de la banquisa ártica de Chapman&Walsh, la más utilizada, parecía tener un problema entre 1920 y 1955 aproximadamente, pues durante ese período su evolución no guardaba prácticamente ninguna correlación con la evolución de la temperatura en el Ártico observada en estaciones meteorológicas. Ver gráfica (en negro, la temperatura en el Ártico, invertida; en verde, la extensión de la banquisa según Chapman&Walsh; todo para 1880-2011):

arctic sea ice before satellites arctic sea ice vs temperature chapman walsh giss

Apuntaba también a la escasez de observaciones reales y sistemáticas de la banquisa durante aquellos años, siendo la principal fuente de Chapman&Walsh la serie de datos de Kelly 1979 (pdf, pag. 101 y siguientes), basada a su vez en los mapas elaborados por el Instituto Meteorológico de Dinamarca, el DMI.

Estos mapas del DMI, de carácter mensual, incluían en color rojo las distintas observaciones de la banquisa ártica durante cada mes. A su vez, rellenaban en color blanco las zonas de las que no tenían datos pero donde suele haber presencia de banquisa, acompañándolas de la leyenda “ice supposed but no information at hand” (hielo supuesto, pero sin información disponible).

La decisión que tomó Kelly, y que Chapman&Walsh heredaron en su serie, fue considerar estas zonas en blanco como realmente cubiertas de hielo.

Ya comenté hace un año que esta decisión me parecía dudosa. Ahora, he encontrado mapas rusos de AARI (Arctic and Antartic Research Institute) a partir de 1950 con los que se pueden comparar los mapas de Chapman&Walsh. A su vez, los mapas del DMI alcanzan hasta 1956, por lo que también se pueden incluir en la comparación.

He empezado por el principio, en concreto por 1951. Y me he ido al mes de agosto, el más cercano al mínimo (el DMI no tiene mapas de septiembre). En la siguiente imagen, a la izquierda podemos ver el mapa de Chapman&Walsh para agosto de 1951. A la derecha, mapa ruso de AARI para el 21 de agosto de 1951 (el azul oscuro es agua libre de hielo):

arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1951 august arctic sea ice 50s extent concentration

Se observa claramente como en el mapa de AARI la extensión del hielo en el sector siberiano es claramente menor que en Chapman&Walsh, cuya extensión para agosto ya a simple vista parece un tanto disparatada. De hecho, en el mapa de AARI para el 13 de julio, ya se observa una extensión menor que la que Chapman&Walsh dan para agosto, un mes más tarde:

aari 1951 july sea ice 50s extent arctic sea ice before satellites

¿De dónde sacan Chapman&Walsh esa extensión para agosto? Pues de los mapas del DMI, y de su zona en blanco con “ice supposed but no information at hand”. Veamos el mapa del DMI para agosto del 51:

dmi arctic sea ice 1951

Casi todo el Ártico sin observaciones, y marcado en blanco. Dado que contamos con las observaciones rusas, podemos comprobar que la decisión de Chapman&Walsh de incluir toda esa zona en blanco como hielo real, en esta ocasión resulta ser un error que provoca que en su serie de datos conste una extensión exageradamente alta para agosto del 51. En otras ocasiones durante los años 20, 30 y 40, perfectamente ha podido suceder lo mismo.

Este hecho seguramente ayuda a entender que las extensiones que muestran Chapman&Walsh entre 1920 y 1955 aproximadamente no guarden ninguna relación con la evolución de las temperaturas en el Ártico en el mismo período.

De la comparativa con las temperaturas, yo pensaba que los problemas de Chapman&Walsh se limitaban al período 1920-1955 aproximadamente, considerando su serie como mucho más fiable a partir de mediados de los 50. No obstante, durante los 60 y 70 tampoco parece estar completamente exenta de problemas.

Por un lado, el año pasado ya comenté los datos del satélite Nimbus I en 1964, que daban una extensión notablemente más baja que la de Chapman&Walsh para dicho año. Por otro lado, la comparativa con los satélites ESMR revelaba que en los 70 las cifras de Chapman&Walsh también eran algo más altas que las observaciones de los satélites.

Además, ahora he detectado que habría que añadir la presencia de lo que parecen ciertas incongruencias o inconsistencias internas de la serie. Veamos un ejemplo. A continuación, a la izquierda y de arriba abajo, los mapas de Chapman&Walsh para julio, agosto y septiembre de 1968. A la izquierda, lo mismo pero para 1980:

A simple vista, parece claro que en el conjunto del trimestre la extensión de la banquisa en 1980, a la derecha, sería algo superior a la de 1968. Sin embargo, en los datos numéricos de Chapman&Walsh la extensión en 1968 es casi un millón de km2 más alta que en 1980, lo que parece ser contradictorio con sus propios mapas.

De todo esto se concluye que la serie de Chapman&Walsh tiene grandes incertidumbres y que, en general, antes de los satélites tiende a exagerar algo la extensión de la banquisa. Por ello, sigo pensando que simplemente una gráfica de las temperaturas invertidas (la línea negra de la primera gráfica) sería notablemente más aproximada a la evolución real de la banquisa ártica durante el siglo XX que los datos de Chapman&Walsh (o de HadISST, muy similar a Chapman&Walsh por estar también basada en Kelly 1979, y siendo estas dos series las más utilizadas).

Fuentes:
– Mapas Chapman&Walsh 1901-1990: http://polar.ncep.noaa.gov/seaice/climatology/months.shtml
– Mapas Chapman&Walsh en AARI, 1901-1997: http://www.aari.nw.ru/gdsidb/sea_ice/arctic/scripts/walsh_n.html
– Datos numéricos Chapman&Walsh, 1870-2008(anual, invierno (EFM), primavera (AMJ), verano (JAS), otoño (OND) ): http://arctic.atmos.uiuc.edu/SEAICE/
– Mapas AARI, 1950-1992: http://www.aari.nw.ru/gdsidb/sea_ice/arctic/scripts/aari_n.html
– Mapas DMI, 1893-1956: http://brunnur.vedur.is/pub/trausti/Iskort/Jpg/
– Mapas DMI en el NSIDC: ftp://sidads.colorado.edu/DATASETS/NOAA/G02203/ y http://nsidc.org/data/docs/noaa/g10007-dmi-seaice/
– Mapas ACSYS, 1751-2002: ftp://sidads.colorado.edu/pub/DATASETS/NOAA/G02169/ice_edge_positions/browse/aug/
– Mapas regionales en blanco y negro del Servicio Canadiense que arrancan en 1968: http://iceweb1.cis.ec.gc.ca/Archive20/?lang=en
– Mapas semanales del NIC, desde 1972: ftp://sidads.colorado.edu/pub/DATASETS/NOAA/G02172/gifs_weekly/
– Comparación AARI vs. NIC, desde 1972: http://www.aari.nw.ru/gdsidb/sea_ice/arctic/scripts/mixed_aari_nic.html
– Mapas con las observaciones de los satélites Nimbus I, II y III en 1964, 66 y 69: ftp://n5eil01u.ecs.nsidc.org/SAN/NIMBUS/NmIcEdg2.001/

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6 respuestas a Más sobre la banquisa ártica antes de los satélites: los problemas de Chapman&Walsh

  1. Repasando más mapas de AARI disponibles desde 1933, veo que el problema de 1951 es común a más años. De 1946 a 1952 los mapas del DMI no tienen datos en el sector siberiano, y lo pintan entero de blanco. C&W lo da por cubierto de hielo, pero los mapas AARI muestran extensiones mucho más bajas todos esos años. Similares historias en 1939, y 1941-1945.

    A todo el período 1946-1952 que en C&W aparece por las nubes (de hecho 1951 es el máximo absoluto en toda la serie 1870-2011) habría que pegarle un empujón para abajo muy muy serio, vamos, pero tranquilamente 1 millón o millón y medio de km2, o más.

    También parece que cierto empujón para abajo a 1939 y 41-45.

    Vamos, que practicamente todos los picos máximos de C&W entre 1933 y 1952 se basan en ausencia de datos en los mapas del DMI, y a la vista de los mapas rusos, habría que cargárselos casi todos.

    Pena que antes de 1933 no haya mapas rusos para comparar. Y pena que antes del 53 en el sector americano no haya nada aparte del DMI.

    1947:
    arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1947

    1950:
    arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1950 august arctic sea ice extent 50s pre-satellite concentration arctic sea ice before satellites

    1951:
    arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1951 august arctic sea ice extent 50s pre-satellite concentration arctic sea ice before satellites

    1952:
    arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1952 august arctic sea ice 50s extent concentration arctic sea ice before satellites

    1953:
    arctic sea ice before satellites aari vs chapman walsh 1953 august arctic sea ice 50s extent concentration arctic sea ice before satellites

    En el sector siberiano se ve una extensión notablemente más baja en los mapas de AARI que en los de Chapman&Walsh. En 1952, los mapas de AARI muestran una extensión de la banquisa particularmente reducida. Suponiendo un sector americano más o menos normal, los mapas AARI del 52 sugieren una extensión en unos valores para septiembre de unos 6 ó 6.5 millones de km2. Estimo que a finales de los 30 y durante los 40 y primeros 50 tendríamos algunos otros años con valores de ese estilo, entre 6 y 6.5 millones de km2. Esos serían los mínimos más bajos del siglo XX antes de la era de los satélites, y serían similares a los mínimos más bajos de los 90 y primeros 2000, mientras que los últimos diez años presentan valores ya claramente inferiores a aquellos, sobre todo desde 2007.

    En cuanto a las reconstrucciones, esos valores más bajos para los primeros 50 sugeridos por los mapas AARI encajarían mucho mejor con la evolución de las temperaturas en el Ártico que lo mostrado por Chapman%Walsh o HadISST.

  2. Comparando con HadISST, una historia parecida.Algunos ejemplos:

    1951, mediados de agosto:
    arctic sea ice before satellites aari vs hadisst 1951 august arctic sea ice extent 50s pre-satellite concentration arctic sea ice before satellites

    1952, mediados de septiembre:
    arctic sea ice before satellites aari vs hadisst 1952 september arctic sea ice extent 50s pre-satellite concentration arctic sea ice before satellites

    1953, mediados de septiembre:
    arctic sea ice before satellites aari vs hadisst 1953 september arctic sea ice extent 50s pre-satellite concentration arctic sea ice before satellites

  3. 1940 y 1941 en Chapman&Walsh: los mapas de julio, agosto y septiembre son idénticos en los dos años, Sin embargo, en los valores numéricos de C&W la media de dichos tres meses es más de 1 millón de km2 mayor en 1941.
    En 1942, 43, 44 y 45 pasa exactamente lo mismo: los mapas son idénticos a los de 1940 y 1941, y en los datos numéricos la extensión es igual a la de 1941, más de 1 millón de km2 por encima de la de 1940.
    Inconsistencia interna.

    Comentar también que de 1900 a 1952 todos los mapas de septiembre en C&W son prácticamente idénticos, por lo que la variabilidad interanual depende de julio y agosto.

  4. Pingback: Analizando la nueva serie de Walsh: correlación con la temperatura en el Ártico | Banquisa en el Ártico: el blog del hielo marino

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